江西小水電現(xiàn)存問(wèn)題思考及生態(tài)體系構(gòu)建

曹騰飛， 孔瓊菊， 溫毓繁

（江西省水利科學(xué)院，江西 南昌 330029）

0 前言

水電作為重要的可再生能源， 占全球可再生能源的51%[1]，在能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用[2]。 且小水電開(kāi)發(fā)具有投資小、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、適合分散式開(kāi)發(fā)等特點(diǎn)[3]，因此我國(guó)水資源在一段時(shí)期內(nèi)階段性地被大量粗獷的開(kāi)發(fā)，淡水生態(tài)系統(tǒng)從某些程度上對(duì)擾動(dòng)效應(yīng)的抵抗力以及自我恢復(fù)能力已出現(xiàn)明顯下降[4]。隨著科技的快速發(fā)展而逐漸淡出歷史的主要舞臺(tái)的小水電，能源占比從1993 年高峰期的10%下降到2019 年的4.1%[5]。在“碳達(dá)峰”“碳中和”的大背景下，如何在生態(tài)優(yōu)先、均衡發(fā)展中探索出一條適宜江西小水電的綠色道路對(duì)推動(dòng)區(qū)域全面建成小康社會(huì)提供高質(zhì)量可持續(xù)的能源保障具有深遠(yuǎn)意義。

1 江西小水電的基本情況

1.1 江西能源格局

江西是一個(gè)能源相對(duì)匱乏的省份， 曾經(jīng)小水電高效發(fā)揮了離網(wǎng)分布式能源“分散開(kāi)發(fā)、就近供電”的特點(diǎn)，在農(nóng)村生產(chǎn)生活用電、脫貧、推動(dòng)農(nóng)村水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、 促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。 在“十三五”之前是火電和水電“一統(tǒng)天下”的能源供應(yīng)格局，長(zhǎng)期以火電為主、水電為輔，火電占比約70%、水電占比約30%。 “十三五” 期間江西的新能源實(shí)現(xiàn)了飛躍發(fā)展， 截止2020 年底，火電占比約54%、新能源占比約31%、水電占比約15%（其中， 小水電占比約8.27%），能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和改革已有明顯成效。 邁入“十四五”后，江西能源發(fā)展將迎來(lái)更大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

1.2 各階段的建設(shè)情況

江西水電站建設(shè)高峰在2000 年至2005 年間；建于90 年代（含）之前的電站1 854 座，占比45%；2000 年之后建設(shè)的2 267 座，占比55%，其中建于2000—2005 年1 697 座，占比41.1%，見(jiàn)圖1。

圖1 各年代電站建設(shè)數(shù)量柱狀圖

1.3 開(kāi)發(fā)方式及水庫(kù)調(diào)節(jié)性能情況

引水式電站3 279 座，占比79.6%；壩式電站734 座， 占比17.8%（河床式300 座， 壩后式434座）；混合式108 座，占比2.6%。 多年調(diào)節(jié)水庫(kù)79座；年調(diào)節(jié)水庫(kù)238 座；不完全年調(diào)節(jié)127 座；日調(diào)節(jié)水庫(kù)420 座；無(wú)調(diào)節(jié)性能電站2 598 座。 江西因小水電產(chǎn)生的河道減脫水長(zhǎng)度4 813km，部分河流還出現(xiàn)了季節(jié)性斷流的情況， 河流生態(tài)逐步惡化。

1.4 小水電清理整改情況

2018 至2020 年水利部、國(guó)家發(fā)展改革委等國(guó)家四部委開(kāi)展了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶小水電清理整改工作， 江西4 121 座小水電站全面完成了清改工作，其中保留類(lèi)電站9 座、 在建及擬建類(lèi)電站19 座、退出類(lèi)電站398 座、整改類(lèi)電站3 695 座。 退出類(lèi)已全部完成退出，整改類(lèi)電站立項(xiàng)審批、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、土地預(yù)審、林地占用、取水許可等相關(guān)手續(xù)已全部完善； 有生態(tài)泄流任務(wù)的電站已全部完成泄放設(shè)施改造并泄放生態(tài)流量。

2 存在的主要問(wèn)題

在經(jīng)歷了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶小水電清理整改后，江西小水電取得了重大的階段性成果； 但由于清改工作時(shí)間緊、任務(wù)重，要促進(jìn)小水電站綠色可持續(xù)發(fā)展，如何建立長(zhǎng)期、有效、生態(tài)的運(yùn)行機(jī)制仍是近期亟待解決的問(wèn)題。

一是生態(tài)流量的問(wèn)題。 在生態(tài)基流計(jì)算的水文學(xué)方法中，Tennant 法是應(yīng)用較廣泛的方法，基于流域較長(zhǎng)時(shí)間的流量數(shù)據(jù)確定的多年平均流量百分?jǐn)?shù)為基礎(chǔ)， 通過(guò)分期百分?jǐn)?shù)對(duì)生態(tài)需水量進(jìn)行分級(jí)[6]，但該方法對(duì)流量年際變化表現(xiàn)不足，流量過(guò)程呈扁平化，淡化了流域枯豐時(shí)期流量的差異，難以科學(xué)、合理地描述區(qū)域河流獨(dú)特的水文特征，對(duì)流量季節(jié)性變化大的河流計(jì)算結(jié)果誤差較大[7]。江西地區(qū)采用Tennant 法選取河道多年平均徑流的10%作為最小下泄生態(tài)流量， 并沒(méi)有對(duì)不同流域、特定物種、不同季節(jié)等做針對(duì)性的部署，缺乏進(jìn)一步的多維度論證。 二是運(yùn)營(yíng)管理方式落后的問(wèn)題。 流域小水電群缺乏統(tǒng)一高效的運(yùn)行調(diào)度、專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員普遍稀缺等。

2.1 生態(tài)流量

小水電開(kāi)發(fā)后不可避免地對(duì)徑流、水溫、流態(tài)及水質(zhì)產(chǎn)生影響[8]，表現(xiàn)特征主要有：減脫水段的陸生與水生生物急劇減少、河流自?xún)裟芰ο陆怠⑿×饔虻奈锓N多樣性被破壞等。

（1）根據(jù)《河湖生態(tài)保護(hù)與修復(fù)規(guī)劃導(dǎo)則》（SL 709-2015）中對(duì)“生態(tài)基流”的定義“為維持河流基本形態(tài)和生態(tài)功能、防止河道斷流、避免河流水生態(tài)系統(tǒng)功能遭受無(wú)法恢復(fù)的被破壞的河道內(nèi)最小流量”足以看出生態(tài)基流的重要性[9]，但在小水電清改工作前大多數(shù)電站沒(méi)有專(zhuān)門(mén)泄放過(guò)生態(tài)流量，許多河流已出現(xiàn)了減脫水段甚至季節(jié)性斷流。對(duì)于河流生態(tài)已被破壞甚至破壞嚴(yán)重的區(qū)域，河道多年平均徑流的10%作為生態(tài)基流對(duì)河道內(nèi)已出現(xiàn)的河槽裸露、河床干涸、水土流失、陸生與水生生物急劇減少等問(wèn)題[10]的修復(fù)效果還有待更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)論證。

（2）Tennant 法在生態(tài)徑流研究中起著重要作用， 但對(duì)于保護(hù)河流生命健康與維持生物多樣性來(lái)說(shuō)還值得更深入的探究， 比如下游減脫水段的魚(yú)類(lèi)或其他水生生物的生長(zhǎng)期和產(chǎn)卵期按10%的生態(tài)流量下泄是否能夠滿(mǎn)足生物的基本生存甚至追求幸福生活的需求， 尤其是江西贛州部分地區(qū)有國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物中華鱘等特定物種的區(qū)域。

（3） 引水式電站在壩體修建之后水流的流態(tài)改變尤為明顯， 上游水流速變慢、 水體滯留周期長(zhǎng)、化肥農(nóng)藥等面源污染聚集、自?xún)裟芰档?，大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)淤積甚至在溫度適宜時(shí)造成富營(yíng)養(yǎng)化。 大壩阻礙魚(yú)類(lèi)和其他水生生物的洄游，影響其正常繁衍，長(zhǎng)此以往，生物多樣性被破壞，一些珍稀的動(dòng)植物可能會(huì)瀕臨滅絕[11]。且對(duì)于庫(kù)容較大時(shí)水庫(kù)水溫會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象， 對(duì)魚(yú)類(lèi)的產(chǎn)卵也產(chǎn)生影響； 而下泄的低溫水對(duì)農(nóng)作物的產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響，造成減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)[12]。

（4）在“十一五”、“十二五”期間小水電增效擴(kuò)容及其他政策性補(bǔ)助項(xiàng)目中沒(méi)有考慮河流生態(tài)改造的問(wèn)題，“十三五” 期間江西增效擴(kuò)容項(xiàng)目中河流生態(tài)改造的費(fèi)用為2 703.71 萬(wàn)元， 占總投資的4.73%，生態(tài)措施的實(shí)施密度低[13]，且實(shí)施主體為電站業(yè)主， 大部分地區(qū)無(wú)法做到對(duì)河道進(jìn)行系統(tǒng)性的生態(tài)改造或修復(fù)。

2.2 運(yùn)營(yíng)管理

（1）全國(guó)小水電單站平均裝機(jī)容量1 792kW，而江西單站平均裝機(jī)容量882.8kW，在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶10 省份中排名倒數(shù)第一；且裝機(jī)容量500kW 以下的電站數(shù)量龐大、分散，管理人員偏少，安全監(jiān)管難度大。

（2） 流域小水電群缺乏統(tǒng)一高效的運(yùn)行調(diào)度技術(shù)體系支撐，水資源利用率偏低。

（3）由于歷史原因，現(xiàn)在小水電以私營(yíng)電站為主，且一部分電站建設(shè)時(shí)間早、規(guī)模小、效益低，人力成本逐年提高， 所以出現(xiàn)了家庭作坊式的管理模式，從業(yè)人員年齡普遍偏大、文化程度偏低、技術(shù)水平有限， 不少小電站還面臨1 個(gè)管理人員同時(shí)管理多個(gè)電站的窘境。

（4）專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員普遍稀缺（部分電站甚至沒(méi)有專(zhuān)業(yè)人員） 致使機(jī)電設(shè)備的監(jiān)管和維護(hù)不到位，存在一定的安全生產(chǎn)隱患。

（5） 很多老舊電站的擋水建筑物破損現(xiàn)象較為普遍，增效擴(kuò)容項(xiàng)目改造主體為電站，大壩的安全改造投入少、缺乏政策資金維養(yǎng)，電站管理人員無(wú)大壩安全的專(zhuān)業(yè)知識(shí)等。

（6）電站自動(dòng)化水平普遍偏低，很多電站基本上無(wú)自動(dòng)化設(shè)施。

3 生態(tài)體系構(gòu)建

3.1 轉(zhuǎn)變思路

隨著“可持續(xù)發(fā)展”、“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”等新理念的興起， 我們對(duì)生態(tài)保護(hù)修復(fù)的認(rèn)識(shí)也經(jīng)歷了從生態(tài)建設(shè)與重點(diǎn)治理到以山水林田湖草沙系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)的升級(jí)[14]。 對(duì)于小水電而言，保護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)及確定維系河湖生態(tài)健康的基本水文條件是生態(tài)補(bǔ)償與修復(fù)的基礎(chǔ)[15]，使小水電站的功能由原來(lái)的水利防洪、發(fā)電灌溉增加到未來(lái)的修復(fù)生態(tài)、改善水質(zhì)、美化環(huán)境等[16]。 所以我們的治理思路要從“維持河流基本形態(tài)等的最小流量”向“維持水生生態(tài)系統(tǒng)的近自然的可變流量”轉(zhuǎn)變，旨在以保障河流生態(tài)系統(tǒng)平衡和生物多樣性為最終目的。

3.2 生態(tài)補(bǔ)償與修復(fù)

生態(tài)補(bǔ)償與修復(fù)包含生態(tài)措施的改造及提高流域的生態(tài)響應(yīng)兩個(gè)方面的內(nèi)容。

（1）提高河流生態(tài)改造資金占比。 對(duì)于“十三五” 增效擴(kuò)容項(xiàng)目中河流生態(tài)改造方面的所存在的問(wèn)題：建設(shè)方案的局限性和工程實(shí)施的無(wú)序性，在“十四五”階段的小水電項(xiàng)目中建議大幅度提高河流生態(tài)改造在總投資中的占比， 且必須由水利部門(mén)根據(jù)河流或流域特征進(jìn)行系統(tǒng)性地修復(fù)。

（2）生態(tài)措施的改造。 在提高河流生態(tài)改造投資后，大幅度提高減脫水河段的清淤、生態(tài)堰壩的建設(shè)、生態(tài)護(hù)岸的建設(shè)、河床水體覆蓋度、人工魚(yú)道、階梯-深潭系統(tǒng)等措施的實(shí)施力度；并對(duì)泄放設(shè)施進(jìn)行生態(tài)改造與提升，如生態(tài)機(jī)組擴(kuò)容、泄放口深度改造以滿(mǎn)足維持流域完整的水生生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行。

（3）提高流域的生態(tài)響應(yīng)。 ①基于Tennant 法計(jì)算出的最小生態(tài)流量在江西范圍內(nèi)全面推行，實(shí)現(xiàn)了全省生態(tài)流量泄放從無(wú)到有的目標(biāo)， 作為提高流域生態(tài)響應(yīng)的第一步是基本可行的。 ②在“十四五”階段，應(yīng)針對(duì)不同區(qū)域、不同物種（甚至特定的保護(hù)物種）、不同時(shí)段等邊界條件下的生態(tài)流量基于Tennant 法模型改進(jìn)或采用其他河道生態(tài)需水計(jì)算方法（如：變區(qū)間閾值法等）按小流域劃分重新進(jìn)行率定，制定不同的下泄方案；進(jìn)一步推動(dòng)近自然狀態(tài)的可變流量泄放， 滿(mǎn)足流域完整的水生生態(tài)系統(tǒng)近自然狀態(tài)下的可變流量需求，提高全流域的生態(tài)響應(yīng)。

3.3 制度保障

建立健全省級(jí)小水電站生態(tài)流量監(jiān)督管理辦法，包括合理核定生態(tài)流量、科學(xué)規(guī)范生態(tài)流量泄放、強(qiáng)化生態(tài)流量監(jiān)測(cè)監(jiān)控、落實(shí)生態(tài)流量責(zé)任主體、建立常態(tài)化監(jiān)督檢查機(jī)制等。 同時(shí)，進(jìn)一步對(duì)生態(tài)流量和生態(tài)泄放設(shè)施進(jìn)行深入研究， 逐步形成科研與標(biāo)準(zhǔn)體系的建立， 進(jìn)一步完善地方標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)的配套。

3.4 運(yùn)行管理維護(hù)

（1） 目前已經(jīng)有部分中大型的水電公司形成了互聯(lián)網(wǎng)+智慧水電的公司集約化的管理，管理人員利用電腦、 手機(jī)APP 即可對(duì)水電站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)度、調(diào)試等，大大節(jié)約了人力物力財(cái)力，尤其是在新冠疫情爆發(fā)初期發(fā)揮了巨大的作用。 但對(duì)于私營(yíng)的部分電站而言就落后許多， 未來(lái)建議由國(guó)家層面出資、省級(jí)層面配套，以縣或地級(jí)市為單位進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)專(zhuān)項(xiàng)改造。

（2） 在以縣或地級(jí)市為單位進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)改造的同時(shí)， 由地方水利局成立地方小水電一級(jí)調(diào)度中心，統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)度；以流域?yàn)閱卧卩l(xiāng)鎮(zhèn)水管站設(shè)立二級(jí)調(diào)度中心。 通過(guò)可視化、智能化手段做到運(yùn)行、控制、管理統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員統(tǒng)一調(diào)配，實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班，少人值守、智慧水電”的物業(yè)化管理調(diào)度， 全面提升水電站現(xiàn)代化管理水平，真正做到同價(jià)格、同標(biāo)準(zhǔn)、同服務(wù)的物業(yè)化管理。

4 結(jié)語(yǔ)

生態(tài)、綠色、環(huán)保作為小水電行業(yè)的一個(gè)新題目，無(wú)論是思路的轉(zhuǎn)變、生態(tài)措施的完善、制度保障還是運(yùn)行管理維護(hù)的全面升級(jí)， 仍需要一段時(shí)間去逐步推行和深入論證。 當(dāng)我們還在反思究竟怎樣的小水電才是這個(gè)時(shí)代所需要的色彩的時(shí)候，在《水利部辦公廳關(guān)于印發(fā)2022 年農(nóng)村水利水電工作要點(diǎn)的通知》（辦農(nóng)水〔2022〕67 號(hào)）中明確指出要全力推進(jìn)小水電轉(zhuǎn)型升級(jí)綠色發(fā)展，為小水電行業(yè)及即將到來(lái)的的“十四五”小水電綠色改造和現(xiàn)代化提升指明方向。 □